Frequenzmultipexe Zugsteuerung

Allgemeiner Aufbau der Anlage

Einleitung

Überall dort, wo zwei oder mehrere technische Anlagen räumlich voneinander entfernt liegen, besteht die Aufgabe, Befehle, Meldungen oder Messwerte zu übertragen.

Ein Befehl kann z.B. auf folgende Art übertragen werden. Auf der Sendeseite wird ein Relais erregt und legt über seinen Kontakt a eine Spannung an die Übertragungsleitung.

Dadurch schließt der Kontakt b des Relais auf der Empfangsseite

Benutzt man eine gemeinsame Leitung als Rückleitung, so ist, für jeden Befehl mindestens eine Leitung erforderlich. Bei n-Befehlen sind n+1 Leitungen, ohne gemeinsame Rückleitung sogar 2n Leitungen notwendig. Vieladrige Steuerkabel erfordern aber einen hohen Aufwand.

Die frequenzmultiplexe Informationsübertragung

Bei dieser Übertragungsart sieht das Prinzipschaltbild zunächst ähnlich aus:

Wird der Schalter s geschlossen, erzeugt der NF-Geber auf der Senderseite eine Spannung bestimmter Frequenz. Diese wird auf die Übertragungsstrecke gegeben und von einem auf diese Frequenz abgestimmten Auswerter empfangen, der das Relais auf der Empfangsseite zum ansprechen bringt.

Auch hier sind mindestens 2 Leitungen erforderlich. Weil jedoch verschiedene Informationen verschiedenen Frequenzen zugeordnet werden können, ist die gleichzeitige Übertragung mehrerer Informationen auf einer Doppelader möglich (frequenzmultiplexe Übertragung). Der Schaltplan für die einfache Übertragung von Informationen sieht dann folgendermaßen aus.

Anwendung bei der FMZ (ZWS-Zusatz)

Dieses Verfahren wird zur Übertragung der im Wendezug vorkommenden Befehle und Meldungen verwendet. Dabei haben die Geber die Aufgabe, Befehle an andere Wagen bzw. Meldungen an Lok und Steuerwagen zu senden. Die Auswerter sprechen auf die Signale an, die von Beiwagen, Lok oder Steuerwagen gesendet werden können. Dies bedeutet, dass die Geber und Auswerter an einem Adernpaar zusammengeschlossen sind, wobei in beide Richtungen gesendet werden kann (Duplexbetrieb).

Für den praktischen Anwendungsfall muss dieses Verfahren allerdings noch modifiziert werden, da im Wendezug das NF-Band auf der Übertragungsstrecke wegen Lautsprecherdurchsagen bereits belegt ist. Die Gebersignale müssen daher vor der Übertragung in den zur Verfügung stehenden Sendekanal umgesetzt werden.

Funktionsbeschreibung

Die FMZ kann im Wendezug Informationen in beide Richtungen senden und empfangen. Diesen Informationen werden im NF-Bereich zwischen 6,9 kHz und 12 kHz Frequenzen im Abstand von 300 Hz zugeordnet. Da, wie bereits erwähnt, das NF-Band belegt ist, werden die NF-Signale vor der Übertragung durch einen Mischer (Modulator) in ein höheres Frequenz-Niveau umgesetzt. Hierfür steht ein Bereich von 69,6 + 3 kHz zur Verfügung. Das Bild zeigt die Frequenzbelegung für das gesamte System der zeitmultiplexen Wendezugsteuerung ZWS und ZWS-Zuzatz (FMZ).

Nach der Frequenzumsetzung werden die Befehle und Meldungen auf die Übertragungsstrecke gebracht. Als Übertragungsstrecke dienen zwei Adern der im Wendezug verlaufenden UIC-Leitung.

Jeder Beiwagen sendet Befehle und Meldungen und empfängt selbst Befehle. Lokomotive und Steuerwagen dagegen senden Befehle und empfangen Meldungen. Die Befehle und Meldungen im NF-Bereich (6,9 kHz bis 12 kHz) werden mit einem Träger von 60 kHz moduliert und aus dem so entstehenden Frequenzgemisch wird mit einem Bandfilter das Nutzsignal für den Übertragungskanal 69,6 + 3 kHz selektiert. Der nachfolgende Verstärker bringt das Signal potentialfrei auf die Übertragungsstrecke.

Gleichzeitig werden die FMZ Signale auf der Übertragungsstrecke mit einem Bandfilter selektiert und mit dem gleichen Trägersignal von 60 kHz wieder in den NF-Bereich umgesetzt. Die nachfolgenden NF-Auswerter sprechen auf die entsprechenden Frequenzen an und steuern Ausgaberelais.

Für die Übertragung der "Türen-zu"-Meldung befindet sich noch ein Geber im Steuerwagen und sendet diese Meldung über Bandsperren, die sich in jedem Zugwagen befinden, zum Auswerter in der Lokomotive. Erst wenn alle Zugtüren geschlossen und, gelangt diese Meldung zum Auswerter, da dann die Bandsperren mittels Relaiskontakten überbrückt sind. Damit wurde das Problem der Auslöschung bei gegenphasiger Überlagerung umgangen, wenn jeder Wagen diese Meldung senden kann.

Für die Übertragung dieser Meldung steht der Kanal bei 165 kHz zur Verfügung.

Das Prinzipschaltbild der gesamten FMZ zeigt das folgende Bild.

           BS-Bandsperre, BE-Befehlseingabe, ME-Meldungseingabe, BA-Befehlsausgabe, MA-Meldungsausgabe

Befehls- und Meldungseingabe

Die Befehls- und Meldungseingabe erfolgt potentialgebunden über die Anschlüsse im Frontstecker der NF-Geber. Wird an die entsprechenden Kontakte eine Spannung von >  8V angelegt, erzeugen die NF-Geber die zugehörige Frequenz.

Prinzip der Informationsübertragung

Vor der Übertragung der Befehle und Meldungen müssen diese in den zur Verfügung stehenden Frequenzbereich von 69,6 + 3 kHz umgesetzt werden. Die Umsetzung erfolgt mittels Doppelgegentaktmodulator und einer Trägerfrequenz von 60 kHz

Die Trägerfrequenz wird aus einem Quarzoszillator von 1,2 MHz und anschließender Division durch 20 abgeleitet. Die weitere Division durch 200 erzeugt die Referenzfrequenz von 300 Hz für die NF-Geber. Im ersten Mischer werden die Signale aus dem NF-Bereich mit der Trägerfrequenz von 60 kHz moduliert. Aus dem dabei entstehenden Frequenzspektrum wird mit einem Bandpass das rechte Seitenband ausgefiltert (Einseitenbandmodulation mit unterdrücktem Träger).

Bei einem idealen Doppelgegentaktmodulator tritt am Ausgang, das Trägersignal nicht auf. Das entstandene HF-Nutzsignal kann nun mit der Sendeendstufe auf die Übertragungsstrecke gebracht werden.

Der 2. Mischer empfängt die HF-Signale von der Übertragungsstrecke. Mit der gleichen Trägerfrequenz von 60 kHz werden die HF-Signale wieder in den NF-Bereich umgesetzt, wobei hier das linke Seitenband von den NF-Auswertern selektiert wird.

Mit diesem Verfahren kann jede Station (Beiwagen, Steuerwagen oder Lokomotive) jeder anderen Station und sich selbst Befehle bzw. Meldungen senden.

Befehls- und Meldungsausgabe

Die Befehls- und Meldungsausgabe erfolgt potentialfrei über Relaiskontakte. Diese sind an den Anschlüssen im Frontstecker der NF-Auswerter zugänglich. Die NF-Auswerter empfangen das Frequenzspektrum am Ausgang des oben beschriebenen 2. Mischers und selektieren die Nutzsignale aus dem NF-Bereich. Nach der Selektion durch das Eingangsfilter (Bandpass) im NF-Auswerter wird das Nutzsignal verstärkt und gleichgerichtet. Wenn die gleichgerichtete Spannung einen bestimmten Wert überschreitet, schaltet der folgende Komparator, das Ausgaberelais spricht an.

Einschaltautomatik

Die FMZ darf im Wagen im Ruhebetrieb nicht mehr als ca. 10 mA Strom verbrauchen. Aus diesem Grunde ist eine Einschaltautomatik vorgesehen. Die Stromversorgung für die Wagen-FMZ (auch Steuerwagen) wird einschaltet, wenn auf dem 96 kHz Kanal gesendet wird. Dadurch ist ein Fernschalten möglich.

Die Sendesignale des 96 kHz Senders der Lok werden verstärkt und gleichgerichtet. Der nachfolgende Komparator schaltet ein Relais, wodurch die FMZ an die Versorgungsspannung gelegt wird.

"Türen-Zu"-Meldungsüberwachung

In jedem Wagen befindet sich eine Bandsperre (BS) für 165 kHz, welche durch die Kontakte eines angezogenen Relais überbrückt ist, wenn alle Türen eines Wagens geschlossen sind. Ist eine Tür geöffnet, fällt das Relais ab und die Bandsperre ist im Eingriff. Sender und Empfänger für 165 kHz befinden sich auf Lok und Steuerwagen. Im Beiwagen werden nur die Sender benutzt. Der Sender wird durch den Schlußlichtschalter aktiviert. Bei geschlossenen Türen zeigt der Empfänger im führenden Fahrzeug die Meldung "Türen-Zu".

Quelle: GVT7650607 BBC Mannheim